Строительство однопрестольной каменной церкви Вознесения Господня в 1890 году было обусловлено ростом населения местечка.
В 1930-м храм был закрыт и долгое время оставался бесхозным. С осени 1940 года его стали использовать под склад соли, затем здесь оборудовали водонапорную башню. Во время Великой Отечественной петриковские подпольщики использовали церковь для хранения листовок и радиоприемника, принимали и распространяли сводки Совинформбюро. В послевоенное время святыня долгое время оставалась заброшенной. В 1970-е годы здесь открыли пивной бар, а в 1980-х устроили детское кафе-мороженое.
В 1991 году Свято-Вознесенскую церковь вернули православным верующим. В 2000 году, на 110-летний юбилей Вознесенского храма, состоялось освящение восстановленной церкви.